【23版一轮练习系列】(九)　铁及其化合物

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一、选择题(本题包括10个小题，每小题只有一个选项符合题意)
1．我国清代《本草纲目拾遗》中叙述了“铁线粉”：“粤中洋行有舶上铁丝，……日久起销，用刀刮其销，……，所刮下之销末，名铁线粉”。这里的“铁线粉”是指( )
A．Fe B．FeCl3
C．FeO D．Fe2O3
【详解】D 铁在空气中容易发生吸氧腐蚀，根据题意“舶上铁丝，……日久起销”，说明销是铁锈，铁锈的主要成分为Fe2O3，D项正确。
2．(2022·攀枝花模拟)下列有关物质性质的叙述错误的是( )
A．铝粉与氧化铁发生的铝热反应可用于焊接铁轨
B．将废铁屑加入FeCl2溶液中，可用于除去工业废气中的Cl2
C．室温下，Fe与浓H2SO4反应生成FeSO4
D．Cu与FeCl3溶液反应可生成CuCl2
【详解】C 铝粉与氧化铁发生铝热反应时放出大量的热，因此，生成的铁是液态的，其可以将两段铁轨焊接在一起，故可用于焊接铁轨，故A正确；室温下，铁在浓硫酸中发生钝化，故C错误；Cu与FeCl3溶液反应生成CuCl2和FeCl2，反应的化学方程式为Cu＋2FeCl3===CuCl2＋2FeCl2，故D正确。
3．(2021·渭南模拟)检验黑木耳中的铁离子的步骤为：灼烧黑木耳→加酸溶解→过滤→取滤液检验，所选择的装置(夹持装置已略去)及操作正确的是( )
【详解】B 灼烧应在坩埚中进行，图示在蒸发皿中进行，A错误；在烧杯中加酸、用玻璃棒搅拌溶解，B正确；过滤应用玻璃棒引流且漏斗末端紧贴烧杯内壁，C错误；胶头滴管应在试管口上方垂直悬空，避免交叉污染，D错误。
4．(2021·赤峰模拟)在AgNO3、Cu(NO3)2、Zn(NO3)2的混合溶液中加入一些铁粉，待反应完成后再过滤，下列情况中不可能存在的是( )
A．滤纸上有Ag，滤液中有Ag＋、Cu2＋、Zn2＋、Fe2＋
B．滤纸上有Ag、Cu、Fe，滤液中有Ag＋、Cu2＋、Zn2＋、Fe2＋
C．滤纸上有Ag、Cu、Fe，滤液中有Zn2＋、Fe2＋
D．滤纸上有Ag、Cu，滤液中有Zn2＋、Fe2＋
【详解】B 若滤纸上有Ag，说明此时发生反应Fe＋2Ag＋===Fe2＋＋2Ag，Ag＋有可能完全反应也可能部分反应，故反应后溶液中可能有Ag＋、Cu2＋、Zn2＋、Fe2＋，A不符合题意；若滤纸上有Ag、Cu、Fe，说明铁粉过量，故此时溶液中Ag＋、Cu2＋被全部置换出来，反应后溶液中不可能还有Ag＋、Cu2＋，反应后溶液中一定有Fe2＋，以及Fe不能置换的Zn2＋，B符合题意，C不符合题意；若滤纸上有Ag、Cu，则Ag＋完全反应，Cu2＋可能完全反应或部分反应，若Cu2＋也完全反应，则反应后溶液中含有Zn2＋、Fe2＋，D不符合题意。
5．(2021·绵阳模拟)摩尔盐[(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O]的一种实验室制法如图：
废铁屑 eq \(――→,\s\up7(清洗)) eq \(――→,\s\up7(稀硫酸),\s\d5(过滤)) 溶液A eq \(――→,\s\up7(（NH4）2SO4晶体),\s\d5(适量水)) eq \(――→,\s\up7(操作Ⅰ)) eq \(――→,\s\up7(乙醇淋洗)) 摩尔盐
操作Ⅰ的步骤是( )
A．一个 B．两个
C．三个 D．四个
【详解】C 操作Ⅰ的目的是得到摩尔盐晶体，将得到的摩尔盐用乙醇洗涤，除去表面的杂质，并进行干燥，得到纯净的摩尔盐，故操作步骤是将溶液加热蒸发水分、再冷却结晶析出晶体，最后将晶体过滤出来，故共包括三个操作步骤。
6．下列各组物质中，X是主体物质，Y是少量杂质，Z是为除去杂质所要加入的试剂，其中所加试剂正确的一组是( )
【详解】C Cl2能与FeCl2反应，A错误；Fe与FeCl3、CuCl2均能反应，B错误；有新的杂质CuSO4生成，D错误。
7．中科院化学所研制的晶体材料——纳米四氧化三铁，在核磁共振造影及医药上有广泛用途，其生产过程的部分流程如下所示。
FeCl3·6H2O eq \(――→,\s\up7(环丙胺),\s\d5(①)) FeOOH eq \(――→,\s\up7(CO),\s\d5(②)) 纳米四氧化三铁
下列有关叙述不合理的是( )
A．纳米四氧化三铁具有磁性，可作为药物载体用于治疗疾病
B．纳米四氧化三铁可分散在水中，它与FeCl3溶液的分散质直径大小相等
C．在反应①中环丙胺的作用可能是促进氯化铁水解
D．反应②的化学方程式是6FeOOH＋CO===2Fe3O4＋3H2O＋CO2
【详解】B 纳米四氧化三铁为磁性纳米晶体材料，可作为药物载体用于疾病的治疗，A正确；纳米四氧化三铁分散在适当的分散剂中形成的分散系属于胶体，不同于溶液中溶质微粒的直径，B错误；反应①中环丙胺不参加反应，但加入环丙胺后FeCl3发生水解生成FeOOH，即环丙胺会促进氯化铁的水解，C正确；由制备过程可知，反应②的反应物为FeOOH和CO，由一种生成物为Fe3O4和质量守恒定律可知，反应②的化学方程式为6FeOOH＋CO===2Fe3O4＋3H2O＋CO2，D正确。
8．(2022·南充模拟)将2 mL 0.01 ml·L－1 KI溶液和1 mL 0.01 ml·L－1 FeCl3溶液混合，取混合液分别完成下列实验，能说明溶液中存在化学平衡“2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2”的实验组合是( )
A.①和④ B．②和④
C．③和④ D．②和③
【详解】A 将2 mL 0.01 ml·L－1的KI溶液和1 mL 0.01 ml·L－1的Fe2(SO4)3溶液等体积混合后，I－过量，若不是可逆反应，Fe3＋全部转化为Fe2＋，则溶液中无Fe3＋，故只需要证明溶液中含Fe3＋，即能证明此反应为可逆反应，能建立化学平衡。向溶液中滴入KSCN溶液，溶液变红，则说明溶液中有Fe3＋，即能说明反应存在平衡，①正确；向溶液中滴入AgNO3溶液有黄色沉淀生成，溶液中I－过量，无论是否存在平衡反应，都会有黄色沉淀生成，所以不能说明反应存在平衡，②错误；向溶液中滴入K3[Fe(CN)6]溶液有蓝色沉淀生成，说明溶液中存在Fe2＋，能说明反应存在平衡，③正确；向溶液中滴入淀粉溶液后溶液变蓝色，说明溶液中还有I2，能证明存在平衡，④正确；能说明溶液中存在化学平衡“2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2”的组合有①和③或①和④。
9．某同学用含有铁锈(Fe2O3)的废铁屑来制取氯化铁晶体，实验装置如图所示(夹持装置略，气密性已检验)，下列推断不合理的是( )
A．B中收集到的气体是氢气
B．烧杯中双氧水的作用是将Fe2＋还原为Fe3＋
C．A中的氧化铁与盐酸反应生成氯化铁
D．烧杯中的溶液在氯化氢气氛下，蒸发浓缩、冷却结晶、过滤后得到氯化铁晶体
【详解】B 铁和盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，所以B中收集到的气体是氢气，A项推断合理；双氧水具有氧化性，可将Fe2＋氧化为Fe3＋，B项推断不合理；氧化铁为碱性氧化物，可与盐酸反应生成氯化铁和水，C项推断合理；因铁离子易水解，故FeCl3溶液应在氯化氢气氛下，经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤后得到氯化铁晶体，D项推断合理。
10．(2022·广元模拟)Fe3＋与SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) 不能大量共存的原因是存在氧化还原反应和双水解反应之争。测定混合后溶液的pH随混合前溶液中 eq \f(c（SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) ）,c（Fe3＋）) 变化的曲线如图所示。
实验过程还发现：
ⅰ.b点时溶液澄清透明，向其中分别加入KSCN溶液和NaOH溶液，现象分别为出现红色和灰绿色难溶物；
ⅱ.c点和d点均出现明显红褐色难溶物，无气体逸出；取上层清液，分别加入KSCN溶液和NaOH溶液，现象分别为出现红色和无明显变化。结合以上信息，下列分析不合理的是( )
A．a点溶液在配置时需加入盐酸
B．结合b点附近pH的变化以及实验现象，说明此处发生了氧化还原反应
C．c点溶液中发生的主要反应为2Fe3＋＋3SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) ＋6H2O===2Fe(OH)3↓＋3H2SO3
D．取d点处上层清液，向其中滴加K3[Fe(CN)6]，溶液会出现蓝色沉淀
【详解】D b点时溶液澄清透明，向其中分别加入KSCN溶液和NaOH溶液，现象分别为出现红色和灰绿色难溶物，说明溶液中存在Fe3＋和Fe2＋，无Fe(OH)3生成，再结合b点溶液pH与FeCl 3溶液相比，基本不变，则在b点， eq \f(c（SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) ）,c（Fe3＋）) ＝0.5时，两者主要发生氧化还原反应：2Fe3＋＋SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) ＋H2O===2Fe2＋＋SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) ＋2H＋；c点和d点均出现明显红褐色难溶物，取上层清液，分别加入KSCN溶液和NaOH溶液，现象分别为出现红色和无明显变化，说明有Fe(OH)3生成，溶液中无Fe2＋，再结合c、d点溶液pH与FeCl3溶液相比显著增大，则在c点和d点附近，即 eq \f(c（SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) ）,c（Fe3＋）) ＝1.5时，两者主要发生相互促进的水解反应：2Fe3＋＋3SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) ＋6H2O===2Fe(OH)3↓＋3H2SO3。由已知可知，d点处上层清液中无Fe2＋，向其中滴加K3[Fe(CN)6]，溶液不会出现蓝色沉淀，D错误。
二、非选择题(本题包括3个小题)
11．(2021·德阳模拟)铁及其重要化合物之间的部分转化关系如图所示。
(1)下列金属矿物中用于冶炼金属铁的是______(填字母)。
a．金红石(TiO2)b．赤铁矿(Fe2O3)
c．辉铜矿(Cu2S)
(2)实现Fe转化为Fe2＋可选用足量的______(填字母)。
a．稀盐酸 b．氢氧化钠溶液
c．稀硝酸
(3)在点燃的条件下，Fe与足量Cl2剧烈反应后，将产物溶于水，再滴加KSCN溶液，则溶液变为________色，证明产物为FeCl3，写出氯气和铁反应的化学方程式为
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)用氧化铁包裹的纳米铁粉(用Fe@Fe2O3表示)能有效还原水溶液中的Cr(Ⅵ)。Fe@Fe2O3还原近中性废水中Cr(Ⅵ)的可能反应机理如图所示。Fe@Fe2O3中Fe还原CrO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) 的过程可描述为________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
【详解】(1)用于冶炼金属铁，可知化合物含Fe元素，只有赤铁矿符合；(2)Fe与弱氧化剂反应生成Fe2＋，只有稀盐酸符合，与NaOH不反应，硝酸具有强氧化性；(3)氯气具有强氧化性，与Fe反应生成氯化铁，铁离子遇KSCN溶液使溶液显红色，则在点燃的条件下，Fe与足量Cl2剧烈反应后，将产物溶于水，再滴加KSCN溶液，溶液变为红色，证明产物为FeCl3，该反应的化学方程式2Fe＋3Cl2 eq \(=====,\s\up7(点燃)) 2FeCl3；(4)单质铁发生吸氧腐蚀，Fe－2e－===Fe2＋，Fe2＋再还原CrO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) 生成Cr(OH)3↓。铁还原废水中的Cr(Ⅵ)，单质铁发生吸氧腐蚀，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，Fe2＋易被氧化成Fe3＋，CrO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) 被还原为三价铬，结合图示，根据质量守恒和电子转移守恒写出离子方程式为3Fe2＋＋CrO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) ＋4H2O＋4OH－===Cr(OH)3↓＋3Fe(OH)3↓。
【答案】(1)b (2)a (3)红 2Fe＋3Cl2 eq \(=====,\s\up7(点燃)) 2FeCl3
(4)单质铁发生吸氧腐蚀，3Fe－6e－===3Fe2＋，3Fe2＋＋CrO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) ＋4H2O＋4OH－===Cr(OH)3↓＋3Fe(OH)3↓
12．(2022·汉中模拟)某小组在验证H2O2氧化Fe2＋时发现异常现象，并对其进行深入探究。
实验Ⅰ：
(1)实验Ⅰ中溶液变红是因为Fe3＋与SCN－发生了反应，其离子方程式是______________
__________________________________________________________________________。
(2)探究实验Ⅰ中红色褪去的原因：取反应后溶液，___________________________
________________________________________________________________________
(填实验操作和现象)，证明溶液中有Fe3＋，而几乎无SCN－。
(3)研究发现，酸性溶液中H2O2能氧化SCN－，但反应很慢且无明显现象，而实验Ⅰ中褪色相对较快，由此推测Fe3＋能加快H2O2与SCN－的反应。通过实验Ⅱ和Ⅲ得到了证实。参照实验Ⅱ的图例，在虚线框内补全实验Ⅲ：
________________________________________________________________________。
实验Ⅱ：
实验Ⅲ：
(4)查阅资料：Fe3＋加快H2O2与SCN－反应的主要机理有
ⅰ.Fe3＋＋H2O2===Fe2＋＋HO2 eq \a\vs4\al(·) ＋H＋
ⅱ.Fe2＋＋H2O2===Fe3＋＋ eq \a\vs4\al(·) OH＋OH－
ⅲ. eq \a\vs4\al(·) OH(羟基自由基)具有强氧化性，能直接氧化SCN－，为探究Fe2＋对H2O2与SCN－反应速率的影响，设计实验如图：
实验Ⅳ：
①t′__________________________________________________。
②结合资料和(1)～(4)的研究过程，从反应速率和化学平衡的角度解释实验Ⅰ中溶液先变红后褪色的原因：________________________________________________________。
③实验Ⅰ～Ⅳ中均有O2生成，小组同学推测可能是HO2 eq \a\vs4\al(·) 与溶液中其他微粒相互作用生成的，这些微粒有____________________。
【详解】(2)检验Fe3＋，常用KSCN溶液，若溶液变红，说明含有Fe3＋，反之，则不含Fe3＋，证明实验中含有Fe3＋，几乎无SCN－，具体操作是取反应后溶液少量于试管中，滴入KSCN溶液，溶液变红，证明溶液中有Fe3＋，几乎无SCN－；(3)根据题意，酸性溶液中H2O2能氧化SCN－，但反应很慢且无明显现象，滴加Fe2(SO4)3溶液后，溶液褪色相对较快，可知实验Ⅱ和实验Ⅲ应为对照实验，根据实验Ⅱ，推出实验Ⅲ：先加入0.5 mL pH＝1的硫酸溶液，无明显现象，静置后，滴加数滴Fe2(SO4)3溶液，溶液立即变红；(4)①根据实验Ⅳ加入FeSO4溶液，溶液变红，静置后，溶液红色恰好褪去，说明Fe2＋也能加速H2O2与SCN－的反应，t′【答案】(1)Fe3＋＋3SCN－Fe(SCN)3
(2)滴加KSCN溶液，溶液变红
(3)
(4)①Fe2＋也能加速H2O2与SCN－反应，且效果比Fe3＋更好
②刚滴入H2O2时，ⅱ反应速率快，生成的Fe3＋迅速与SCN－结合，溶液立即变红；继续滴加H2O2，c( eq \a\vs4\al(·) OH)升高，H2O2氧化SCN－的速率加快，使c(SCN－)降低，Fe3＋＋3SCN－Fe(SCN)3，平衡逆向移动，红色褪去
③ eq \a\vs4\al(·) OH、H2O2、Fe3＋A.灼烧木耳
B.加酸后搅拌溶解
C.过滤得滤液
D.检验滤液铁离子
选项
A
B
C
D
X
FeCl2溶液
FeCl3溶液
Fe
FeSO4溶液
Y
FeCl3
CuCl2
Al
Fe2(SO4)3
Z
Cl2
Fe
NaOH溶液
Cu
实验编号
实验操作
实验现象
①
滴入KSCN溶液
溶液变红色
②
滴入AgNO3溶液
有黄色沉淀生成
③
滴入K3[Fe(CN)6]溶液
有蓝色沉淀生成
④
滴入淀粉溶液
溶液变蓝色
装置与操作
现象
溶液立即变红，继续滴加H2O2溶液，红色变浅并逐渐褪去